半導體產業的根基：晶圓是什麼？ - 數位時代

也因此，尺寸愈大時，拉晶對速度與溫度的要求就更高，因此要做出高品質12 吋晶圓的難度就比8 吋晶圓還來得高。

只是，一整條的矽柱並無法做成晶片製造的 ... 新聞 最新新聞數位專題熱門圖解專家觀點 主題分類 前端科技5G通訊AI與大數據電動車/交通科技物聯網區塊鏈能源環保服務消費新零售金融科技服務創新產業應用半導體與電子產業醫療生技資訊安全智慧城市智慧製造雲端運算與服務數位生活3C生活遊戲/電競影音/新媒體教育/人文企業職場商業經營創新創業行銷與Martech職場/工作術程式開發產業動態 數位行銷學院 課程一覽企業內訓團票預購 品牌活動 社群活動未來商務展MeetTaipei 品牌社群 未來商務Meet創業小聚 雜誌 最新出刊訂閱優惠關於我們內容轉載規範服務條款與隱私權政策廣告刊登場地租借徵才聯絡我們客服信箱：[email protected]服務時間：週一～週五09:00-12:00；13:30-17:0010694台北市光復南路102號9樓aboutus|廣告刊登|場地租借|內容授權 新聞 專題 社群 活動課程雜誌調查所Podcast登入／ 註冊熱門新聞活動會員Podcast 半導體產業的根基：晶圓是什麼？2015.07.20科技科技新報Technews 在半導體的新聞中，總是會提到以尺寸標示的晶圓廠，如8吋或是12吋晶圓廠，然而，所謂的晶圓到底是什麼東西？其中8吋指的是什麼部分？要產出大尺寸的晶圓製造又有什麼難度呢？以下將逐步介紹半導體最重要的基礎——「晶圓」到底是什麼。

何謂晶圓？晶圓（wafer），是製造各式電腦晶片的基礎。

我們可以將晶片製造比擬成用樂高積木蓋房子，藉由一層又一層的堆疊，完成自己期望的造型（也就是各式晶片）。

然而，如果沒有良好的地基，蓋出來的房子就會歪來歪去，不合自己所意，為了做出完美的房子，便需要一個平穩的基板。

對晶片製造來說，這個基板就是接下來將描述的晶圓。

（Souse：Flickr/JonathanStewartCCBY2.0）首先，先回想一下小時候在玩樂高積木時，積木的表面都會有一個一個小小圓型的凸出物，藉由這個構造，我們可將兩塊積木穩固的疊在一起，且不需使用膠水。

晶片製造，也是以類似這樣的方式，將後續添加的原子和基板固定在一起。

因此，我們需要尋找表面整齊的基板，以滿足後續製造所需的條件。

在固體材料中，有一種特殊的晶體結構──單晶（Monocrystalline）。

它具有原子一個接著一個緊密排列在一起的特性，可以形成一個平整的原子表層。

因此，採用單晶做成晶圓，便可以滿足以上的需求。

然而，該如何產生這樣的材料呢，主要有二個步驟，分別為純化以及拉晶，之後便能完成這樣的材料。

如何製造單晶的晶圓純化分成兩個階段，第一步是冶金級純化，此一過程主要是加入碳，以氧化還原的方式，將氧化矽轉換成98%以上純度的矽。

大部份的金屬提煉，像是鐵或銅等金屬，皆是採用這樣的方式獲得足夠純度的金屬。

但是，98%對於晶片製造來說依舊不夠，仍需要進一步提升。

因此，將再進一步採用西門子製程（Siemensprocess）作純化，如此，將獲得半導體製程所需的高純度多晶矽。

矽柱製造流程（Source:Wikipedia）接著，就是拉晶的步驟。

首先，將前面所獲得的高純度多晶矽融化，形成液態的矽。

之後，以單晶的矽種（seed）和液體表面接觸，一邊旋轉一邊緩慢的向上拉起。

至於為何需要單晶的矽種，是因為矽原子排列就和人排隊一樣，會需要排頭讓後來的人該如何正確的排列，矽種便是重要的排頭，讓後來的原子知道該如何排隊。

最後，待離開液面的矽原子凝固後，排列整齊的單晶矽柱便完成了。

單晶矽柱（Souse：Wikipedia）然而，8吋、12吋又代表什麼東西呢？其實指的是晶柱，也就是上方圖片中長得像鉛筆筆桿部分的直徑。

至於製造大尺寸晶圓又有什麼難度呢？如前面所說，晶柱的製作過程就像是在做棉花糖一樣，一邊旋轉一邊成型。

有製作過棉花糖的話，應該都知道要做出大而且扎實的棉花糖是相當困難的，而拉晶的過程也是一樣，旋轉拉起的速度以及溫度的控制都會影響到晶柱的品質。

也因此，尺寸愈大時，拉晶對速度與溫度的要求就更高，因此要做出高品質12吋晶圓的難度就比8吋晶圓還來得高。

只是，一整條的矽柱並無法做成晶片製造的基板，為了產生一片一片的矽晶圓，接著需要以鑽石刀將矽晶柱橫向切成圓片，圓片再經由拋光便可形成晶片製造所需的矽晶圓。

經過這麼多步驟，晶片基板的製造便大功告成，下一步便是堆疊房子的步驟，也就是晶片製造。

至於該如何製作晶片呢？就待下一篇再解釋。

（首圖來源：達志影像）原文出處：科技新報關鍵字：#半導體本網站內容未經允許，不得轉載。

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